SiC辐射探测器结构设计及性能研究
发布时间：2020-12-18 21:27
近年来,硅及锗半导体探测器因其良好的能量线性、很高的能量分辨、快的时间响应特征、很高的探测效率等特点,在不同领域有着广泛的应用,但是硅和锗半导体探测器由于其能隙窄,需要在制冷条件下应用,并且其抗辐照能力不高,近年来,国际上一直在寻找一种耐辐照、可在高温下应用的半导体探测器,复合半导体探测器特别是SiC探测器,因为其合适的能量宽度,受到了广泛的关注。本文根据空间天文观测的需求,从文献研究中了解了碳化硅（Si C）探测器设计的特性参数,并分别通过仿真分析和实验验证两个方面进行了SiC作为辐射探测器的探索工作。首先,对比了SiC与其他探测器材料对不同粒子的探测效率。采用Geant4对30μm的SiC和Si分别进行了4-10MeV的α粒子、100keV-1Me V的电子、100keV-9MeV的质子以及1-9keV的X射线进行仿真研究。对比模拟结果,得出SiC可以替代Si作为辐射探测器的备选材料。未来,SiC探测器可替代Si探测器用于X射线的探测。然后,开展了SiC用于空间粒子探测的仿真分析,并根据SJ-10辐射探测器设计经验,将SiC和碲锌镉（CZT）组成了“望远镜”结构的粒子鉴别探测系统。...
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 SiC材料简介
1.2.1 SiC晶体结构
1.2.2 SiC电学特性
1.2.3 SiC材料生长
1.3 国内外研究进展
1.4 本论文选题依据和主要研究内容
第二章 电离辐射及辐射探测器原理
2.1 放射性种类
2.1.1 α衰变
2.1.2 β衰变
2.1.3 γ跃迁
2.2 射线与物质相互作用
2.2.1 α粒子与物质相互作用
2.2.2 β射线与物质相互作用
2.2.3 γ和X射线与物质相互作用
2.3 放射性来源
2.3.1 天然辐射源
2.3.2 人工辐射源
2.4 辐射探测器及工作原理
2.4.1 气体探测器
2.4.2 闪烁体探测器
2.4.3 半导体探测器
2.4.4 空间粒子探测器选择
2.5 本章小结
第三章 SiC用于辐射探测的仿真分析
3.1 Geant4简介
3.2 SiC与Si对不同粒子探测效率仿真
3.2.1 仿真分析
3.2.2 仿真结果与分析
3.2.3 小结
3.3 SiC用于空间粒子探测的仿真分析
3.3.1 引言
3.3.2 粒子判别方法
3.3.3 探测器响应
3.3.4 探测器系统结构
3.3.5 仿真结果与分析
3.3.6 小结
3.4 本章小结
第四章 SiC探测器制备及性能测试
4.1 SiC探测器制作
4.1.1 清洗
4.1.2 欧姆接触与肖特基接触制备
4.1.3 封装
4.2 I-V测试
4.3 α粒子能谱测试
4.4 本章小结
结论
致谢
参考文献
硕士期间发表文章
【参考文献】：
期刊论文
[1]Physical design and Monte Carlo simulations of a space radiation detector onboard the SJ-10 satellite[J]. 刘雅清,王焕玉,崔兴柱,彭文溪,樊瑞睿,梁晓华,高旻,张云龙,张承模,张家宇,杨家卫,汪锦州,张飞,董亦凡,郭东亚,周大卫. Chinese Physics C. 2015(01)
[2]SiC基中子探测器对热中子的响应[J]. 陈雨,蒋勇,吴健,范晓强,白立新,刘波,李勐,荣茹,邹德慧. 强激光与粒子束. 2013(10)
[3]基于4H-SiC肖特基二极管的中子探测器[J]. 蒋勇,吴健,韦建军,范晓强,陈雨,荣茹,邹德慧,李勐,柏松,陈刚,李理. 原子能科学技术. 2013(04)
[4]4H-SiC肖特基二极管α探测器研究[J]. 陈雨,范晓强,蒋勇,吴健,白立新,柏松,陈刚,李理. 核电子学与探测技术. 2013(01)
[5]粒子鉴别技术简介[J]. 张惠鸽,王哲斌,张文海. 核电子学与探测技术. 2010(11)
[6]耐高温耐辐射的碳化硅半导体探测器[J]. 靳根,陈法国,杨亚鹏,徐园,王希涛. 核电子学与探测技术. 2010(07)
[7]伴生放射性矿物资源开发利用中放射性污染现状与对策研究[J]. 帅震清,温维辉,赵亚民,赵永明,张利成. 辐射防护通讯. 2001(02)
博士论文
[1]基于γ射线的多相管流检测技术研究[D]. 马敏.天津大学 2007
硕士论文
[1]不同尺寸γ射线探测器响应函数及探测效率的蒙特卡罗模拟[D]. 吴祥余.成都理工大学 2009
本文编号：2924637
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 SiC材料简介
1.2.1 SiC晶体结构
1.2.2 SiC电学特性
1.2.3 SiC材料生长
1.3 国内外研究进展
1.4 本论文选题依据和主要研究内容
第二章 电离辐射及辐射探测器原理
2.1 放射性种类
2.1.1 α衰变
2.1.2 β衰变
2.1.3 γ跃迁
2.2 射线与物质相互作用
2.2.1 α粒子与物质相互作用
2.2.2 β射线与物质相互作用
2.2.3 γ和X射线与物质相互作用
2.3 放射性来源
2.3.1 天然辐射源
2.3.2 人工辐射源
2.4 辐射探测器及工作原理
2.4.1 气体探测器
2.4.2 闪烁体探测器
2.4.3 半导体探测器
2.4.4 空间粒子探测器选择
2.5 本章小结
第三章 SiC用于辐射探测的仿真分析
3.1 Geant4简介
3.2 SiC与Si对不同粒子探测效率仿真
3.2.1 仿真分析
3.2.2 仿真结果与分析
3.2.3 小结
3.3 SiC用于空间粒子探测的仿真分析
3.3.1 引言
3.3.2 粒子判别方法
3.3.3 探测器响应
3.3.4 探测器系统结构
3.3.5 仿真结果与分析
3.3.6 小结
3.4 本章小结
第四章 SiC探测器制备及性能测试
4.1 SiC探测器制作
4.1.1 清洗
4.1.2 欧姆接触与肖特基接触制备
4.1.3 封装
4.2 I-V测试
4.3 α粒子能谱测试
4.4 本章小结
结论
致谢
参考文献
硕士期间发表文章
【参考文献】：
期刊论文
[1]Physical design and Monte Carlo simulations of a space radiation detector onboard the SJ-10 satellite[J]. 刘雅清,王焕玉,崔兴柱,彭文溪,樊瑞睿,梁晓华,高旻,张云龙,张承模,张家宇,杨家卫,汪锦州,张飞,董亦凡,郭东亚,周大卫. Chinese Physics C. 2015(01)
[2]SiC基中子探测器对热中子的响应[J]. 陈雨,蒋勇,吴健,范晓强,白立新,刘波,李勐,荣茹,邹德慧. 强激光与粒子束. 2013(10)
[3]基于4H-SiC肖特基二极管的中子探测器[J]. 蒋勇,吴健,韦建军,范晓强,陈雨,荣茹,邹德慧,李勐,柏松,陈刚,李理. 原子能科学技术. 2013(04)
[4]4H-SiC肖特基二极管α探测器研究[J]. 陈雨,范晓强,蒋勇,吴健,白立新,柏松,陈刚,李理. 核电子学与探测技术. 2013(01)
[5]粒子鉴别技术简介[J]. 张惠鸽,王哲斌,张文海. 核电子学与探测技术. 2010(11)
[6]耐高温耐辐射的碳化硅半导体探测器[J]. 靳根,陈法国,杨亚鹏,徐园,王希涛. 核电子学与探测技术. 2010(07)
[7]伴生放射性矿物资源开发利用中放射性污染现状与对策研究[J]. 帅震清,温维辉,赵亚民,赵永明,张利成. 辐射防护通讯. 2001(02)
博士论文
[1]基于γ射线的多相管流检测技术研究[D]. 马敏.天津大学 2007
硕士论文
[1]不同尺寸γ射线探测器响应函数及探测效率的蒙特卡罗模拟[D]. 吴祥余.成都理工大学 2009
本文编号：2924637
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hkxlw/2924637.html
